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BZXH-01-Z产品使用说明书

目录

1 概述 (2)

2 产品型号说明 (3)

3 功能特点 (3)

4 技术参数 (5)

5 结构 (6)

6 电气原理 (7)

7 自动调谐控制器 (10)

7.1 概述 (10)

7.2 组成 (10)

7.3 主要功能 (10)

7.4 使用方法 (13)

7.5 运行维护注意事项 (21)

8 自动控制屏 (21)

9 使用须知 (21)

10 消弧限压装置的操作注意事项 (24)

11 订货须知 (25)

12 附录 (27)

1 概述

中性点接地方式关系到电力系统的运行可靠性。目前我国6~66kV电网,一般采用中性点不接地、低阻接地或经消弧线圈接地方式。

对于中性点不接地系统,当系统发生单相接地故障时,系统可带故障运行2小时,可相对提高系统的供电可靠性。但当系统的接地电容电流较大时,接地处引起的电弧就难以自行熄灭,甚至可能出现间歇性电弧,从而产生谐振过电压,对电网带来不利影响。

采用低电阻接地,可限制弧光接地过电压,对设备绝缘等级要求较低,不足之处在于系统中任何单相接地故障都跳闸,导致跳闸率过高;同时,系统单相接地故障时故障点接地电流很大,对电网带来许多不利影响。

为此,我国电力行标DL/T620-1997中规定:6~10kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统,当单相接地故障电容电流超过下列数值又需在接地故障条件下运行时,应采用消弧线圈接地方式:6~10kV架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统,10A;6~10kV 电缆线路构成的系统,30A。消弧线圈的主要作用是在系统发生单相接地故障时产生电感电流以补偿电网电容电流,使故障点残流变小,达到自动熄弧、消除故障的目的,具有减少跳闸次数、降低接地故障电流的优点,使系统能够在故障条件下继续运行一段时间,为找到故障线路争取时间。

BZXH-01-Z型消弧线圈调谐及选线控制成套装置用于中性点经调匝式消弧线圈接地的系统中,可自动跟踪系统运行方式的改变,调整消弧线圈的档位改变补偿电感电流,使系统残流在设定值之内,当系统发生瞬时性单相接地故障时自动补偿系统电容电流,使故障自动恢复;对非瞬时性单相接地故障,控制消弧线圈进行补偿,同时用最短的时间正确判断接地线路,将故障线路切除,从而提高系统的供电可靠性。

该装置是结合目前电力配网的实际情况,运用多种新技术开发研制而成的。在二次监

控方面采用了先进的技术,利用位移电压曲线法结合我单位自主创新的对称法对电网电容电流进行实时监测,准确率很高,而且减少了调档动作,增加了有载分接开关的寿命;在选线方面采用改进的零序有功分量法和相位法相结合等方式提高选线准确率。

2 产品型号说明

BZXH-01-Z

调匝式

设计序号

消弧线圈

北京电力设备总厂

3 功能特点

本装置是在总结电力系统中几十年消弧线圈运行经验的基础上逐步改进研制而成的,可实现6-66KV系统对地电容电流的自动跟踪,可以准确的进行单相接地选线,归纳起来其主要功能特点有:

◆先进的模块化设计:控制器采用模块化设计、分体式结构,各功能设计成独立背插

式模块,实现强弱电的隔离,并能满足不同用户的需求,组合灵活,安全可靠。

◆精密的主控电路:控制器采用TI公司的高速高频、集成度高的DSP作为主控芯片,

抗干扰能力强,可长时间无故障运行,大大提高装置的可靠性。数字量输入输出光耦隔离,各模拟量输入通过高精度PT,CT与现场一次强电隔离。

◆高速低耗的信号采集电路:采用多路高速、低功耗、逐次逼近型A/D转换器,对中

性点电压、中性点电流、各路零序电流等信号同时进行高速采样。

◆直观的人机交互界面:宽温液晶显示器、菜单式全中文显示,并且可以通过键盘进行各种运行参数的设置;配有小型打印机,可以随时打印各种信息,便于现场运行维护人员分析数据使用。

◆大容量的数据保存功能:有内置大容量EEPROM,能保存500组历史接地信息,装置掉电以后信息不丢失,可以通过人机交互界面追忆历史接地信息,以供现场技术人员分析使用。

◆强大的通信功能:装置设有RS-485通信接口,通信功能强大,实现与变电综合自动化设备对接。

◆先进的实时跟踪功能:实时跟踪电网电容电流的变化,调整消弧线圈的档位改变补偿电感电流,使系统的残流在设定值之内。采用先进的测量技术,因网制宜提高了测量的精确度,测量简单、方便,减少了对消弧线圈档位的调节,在测量技术方面与国际先进水平同步。

◆准确的识别和选线功能:最多可带48回路选线,自动识别系统中瞬时接地故障和永久接地故障,当发生瞬时接地故障时自动补偿系统电容电流,使故障自动恢复;对永久性单相接地故障,控制消弧线圈进行补偿,同时用最短的时间正确判断接地线路,从而提高系统的供电可靠性。

◆可靠的闭锁保护功能:手动与自动闭锁、升档与降档闭锁、单相接地和调档闭锁、档位到头闭锁。

◆完善的报警和指示功能:位移电压过限、单相接地、调档失败等多个报警信号;电源、运行、通信状态等多个指示灯。

◆快捷的遥控功能:遥测、遥信、遥控、遥调。

◆联机运行功能:自动识别系统运行方式,实现两台及以上装置并列运行。

4 技术参数

4.1 使用环境

◆接地变压器、消弧线圈、阻尼电阻箱、内过电压保护器、外附专用PT等可装在室

内也可装在室外(干式接地变与消弧线圈,在室外使用时要采取特殊措施)。

◆自动调谐控制器及控制屏安装在室内。

◆本装置适用于下列工作环境:

a)海拔高度不超过1000米(超过1000米时应在订货时注明);

b)周围无严重影响装置绝缘性能的污秽及腐蚀性、爆炸性介质;

c)装置周围无强力振动。

4.2 技术性能指标

◆工作电压:交/直流220V,允许偏差-20% ~ +15%

◆环境温度:-10℃~ +45℃

◆相对湿度:≤90%

◆大气压力:80 ~ 110KPa

◆海拔高度:≤1000米 ( 超过 1000 米另议 )

◆接地补偿方式:过补偿

◆通讯接口: RS-485

◆选线路数:1 ~ 48路可选

◆接地信息:可记录500次故障接地信息

◆残流范围:< 5A

◆位移电压:O-100V,测量误差≤±1%

◆位移电流:0-5A,测量误差≤±1%

◆功率消耗:<50W

5 结构

BZXH-01-Z成套装置主要包括以下五个部分,见附录(附图1)。

◆Z型接线的接地变压器(油浸、干式均可)

35kV、66kV侧主变中性点引出时,不需要使用接地变。接地变的作用如下:

a)为消弧线圈提供有效中性点;

b)可带二次负荷供站用电;

c)可适当调整不平衡。

◆有载宽调节的消弧线圈(油浸、干式均可)

调流范围从1/3调至1,必要时可从1/4调至1,根据消弧线圈容量及调流范围,有载开关设有9档到15档(干式可到19档)。

◆阻尼电阻及其控制部分

采用大功率耐高压的特制无感阻尼电阻,在系统正常运行时串接于消弧线圈与大地之间,用来限制串联谐振过电压,使谐振点位移电压小于15%相电压。当系统发生单相接地时,快速将阻尼电阻短接,使残流小于5A,防止发生间隙性电弧及烧坏阻尼电阻。

◆自动调谐控制器及控制屏

自动调谐控制器集自动跟踪补偿控制和单相接地选线于一体,既可以自动测量系统电容电流大小,按设定的残流或脱谐度,自动调整消弧线圈分接头,又能够在发生单相接地故障时,快速准确的选出接地故障线路。能显示、打印、报警,并能实现“四遥”,满足无人值守站的要求。

控制屏用来安装自动调谐控制器、手/自动转换开关、升/降档按钮、声光报警器等。

控制屏一般安装在主控制室,其外形尺寸、颜色由用户提供。

◆内过电压保护器

自动调谐式消弧线圈虽能有效抑制铁磁谐振和稳定电弧过电压,但对其它类型的内过电压是起不到有效抑制作用的,尤其对传递过电压还会起反作用。内过电压保护器并接于中性点与地之间,对与中性点有关的内过电压均能起到有效的抑制作用。

6 电气原理

6.1消弧线圈调谐及选线控制策略

◆预调式调谐控制策略

消弧线圈采用预补偿方式,即在系统发生单相接地前,根据实时测量的电网电容电流,将消弧线圈预先调节至过补偿5%左右的补偿状态。当电网发生瞬时性单相接地故障时,由于消弧线圈的补偿作用,接地电弧将很快熄灭,电网恢复正常运行。当发生永久性单相接地故障时,控制器将阻尼电阻短接,消弧线圈出力补偿电网接地电容电流,同时启动单相接地选线功能,准确判断出接地线路,为运行人员解除故障提供参考。

采用预调谐方式,调匝式消弧线圈装置补偿效果最佳,补偿速度快、无谐波,对瞬时性单相接地故障具有快速补偿能力,极大地减少了系统有瞬时性单相接地故障发展为永久性接地故障的几率,系统更加安全可靠。

◆系统电容电流在线测量

本单位综合分析位移电压曲线法、两点法、阻抗三角形法等方法,自主创新了一种先进的在线电容电流检测方法,即采用当今国内外先进的位移电压曲线法与我单位

自主创新的对称法相结合的新方法,简化了起调以后的消弧线圈调档动作,因网制宜提高了测量的准确度。通过信号采集电路与系统一次侧的中性点位移电压PT、位移电流CT、三相电压PT以及线路零序电流CT二次侧相连,通过消弧线圈档位调节与中性点位移电压和位移电流的检测,计算电网实时对地电容电流,具有很高的计算精度,同时测量简单、方便,尽量减少对消弧线圈档位的调节,以延长有载分接开关的使用寿命。

◆改良的零序有功分量法选线

本装置综合分析了目前多种选线算法的优缺点,创建了一种改良的零序有功分量选线方法,将消弧线圈调谐控制与选线结合起来,运用该方法进行故障选线时,系统接地电容电流大小、接地电阻阻值、消弧线圈补偿状态的改变对选线结果的影响均不大,使得选线正确率得到很大的提高。

6.2系统主接线原理图

BZXH-01-Z产品使用说明书

系统主接线原理图(图1)

7 自动调谐控制器

7.1 概述

BZXH-01-Z型消弧线圈自动调谐控制器是我单位 BZXH-01-Z 系列调谐及选线控制成套装置的核心部件,以TI公司的高速高频DSP为主控芯片,实现实时测量与控制。

系统电容电流测量,采用当今国内外先进的位移电压曲线法与我单位自主创新的对称法相结合的新方法。该产品通过试验和权威部门的认证,测量和选线以及控制具有当前国内外领先水平,运行更加稳定可靠,操作使用也极为简便。

控制器作为 BZXH-01-Z整套装置的核心部件,其作用是:

◆测量计算系统电容电流、位移电压、位移电流、残流等参数。

◆控制有载开关实现消弧线圈自动跟踪补偿,对残流进行有效控制。

◆配合整套装置,使系统在过补偿方式下运行。

◆系统发生单相接地时,能准确选出故障线路,同时存储各项故障参数,可以随时

查看和打印任一次历史接地信息。

◆无人值守型,即:遥测、遥信、遥控、遥调。

7.2 组成

◆电源板

◆主控电路板

◆接口调理板

◆人机交互界面:液晶和打印机

◆标准4U机箱

7.3 主要功能

7.3.1 实时测量与控制功能

实时测量系统的位移电压、位移电流幅值与相位等参数,实时计算系统的电容电流和残流,及时调整消弧线圈分接头,将消弧线圈调到设定残流范围以内的档位。

7.3.2参数设定功能

◆根据现场实际需求情况设定控制器的主/副调状态。

◆根据用户要求与现场运行实际情况设定残流和脱谐度。

◆根据现场实际情况,设定消弧线圈外附 PT 变比和CT变比。

◆设定系统单相接地故障电压门槛定值、选线系统出线路数等。

◆设定电压/电流增益,以校准电压/电流互感器精度或现场其他因素引起的误差。

◆设定站用通信的波特率。

◆设定时间日期。

7.3.3 显示功能

配有宽温液晶显示器,以汉字方式显示电容电流、残流、脱谐度、运行档位及报警信息、单相接地状态等。

7.3.4 选线功能

当系统发生永久性单相接地故障时,自动启动选线程序,准确选出接地线路。

7.3.5 存储功能

可以存储500组接地故障的状态参数。

7.3.6 打印功能:随时打印任意一次历史接地信息。

7.3.7 闭锁功能

◆手动与自动互锁。

◆升档与降档互锁。

◆单相接地闭锁:当系统发生单相接地时,消弧线圈不能进行调档操作。

◆档位到头保护闭锁:当消弧线圈的分接位置在第一档或最高档时,控制器发出档

位到头信号,此时消弧线圈不能再降或再升。

7.3.8手动/自动切换

装置控制屏上设有手动/自动转换开关,将控制器设定为手动状态时,按控制屏前面板上“升档”或“降档”按钮,可实现消弧线圈档位在手动状态的有载调节。将控制器设定为自动状态时,消弧线圈系统在程序控制下自动运行。

7.3.9 识别系统运行方式

控制器检测到外电路给出的运行方式改变信号以后,两台或两台以上的控制器可以进入并列运行状态。

7.3.10 报警功能

◆单相接地报警:当中性点位移电压超过用户设定的接地故障阈值时,液晶显示“接

地”,控制器面板上的“单相接地”指示灯亮,同时控制屏发出报警信号。

◆位移过限报警:当中性点位移电压超过相电压的 15%,同时小于单相接地故障定

值时,控制器面板上的“位移过限”指示灯亮,同时控制屏发出报警信号。

◆调档失败报警:当控制器升或降指令发出后,有载开关无动作或动作不到位,控

制器液晶显示“调档失败”状态,同时控制屏发出报警信号。

◆档位到头报警:如果由于系统电容电流过大或过小,使所配消弧线圈档位调节到

头仍不能满足补偿电流需要时, 有硬接点输出。

◆残流越限报警:如果由于系统残流过大,超过了设定值时, 有硬接点输出。

◆交流失电报警:当控制屏和控制器交流失电以后,控制屏前面板上的电源指示灯

不亮,有硬接点输出。

7.3.11 通讯功能:RS485/E-CAN通信接口

7.4 使用方法

7.4.1 前面板布置

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控制器前面板(图2)

如(图2)所示,前面板左边是液晶显示屏,以汉字方式显示运行状态、接地信息、参数设置等。液晶右边是状态指示灯和操作键盘,键盘包括“↑、↓、←、→、确定、取消”六个按键,可以控制液晶界面的操作。键盘右边是小型打印机,用以打印各种参数。

7.4.2 面板指示灯说明

①单相接地:发生单相接地故障时,此灯亮,故障排除以后自动熄灭。

②位移过限:当发生位移电压过限时,此灯亮,恢复正常后灯灭。

③跟踪:控制器每隔一段时间自动跟踪电网电容电流变化,跟踪调档时,此灯亮;

跟踪完成以后,此灯灭。

④内部通信:控制器CPU和人机界面通信正常时一直闪烁。

⑤运行:在控制器“参数设置和启停界面” (图6) 中按“启动”后,灯亮;

在控制器“参数设置和启停界面” (图6) 中按“停止”后,灯灭。

⑥电源:控制器电源正常时此灯亮。

7.4.3 后面板布置图

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控制器后面板(图3)

◆XH1:电源板

◆XH2 ~ XH5:采样板

◆XH6:有载分接开关的档位信号输入板

◆XH7:通信信号和开入板

◆XH8:继电器节点输出板

7.4.4 人机界面操作说明

为更方便的操作本控制器,用户需先熟悉人机界面的功能框图,如(图4)所示。

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(图4)

7.4.4.1 初始界面(图5)

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初始界面(图5)

确定控制器接线、背板插入顺序等正确以后,给控制器上电,液晶屏显示初始界面如(图5)所示,控制器运行状态显示为“St”(停止)。此时控制器只进行内部通信,不投入工作。系统运行状态显示为“正常”,如运行过程中发生单相接地故障,则状态显示为“接地”直至故障消失。

7.4.4.2 参数设定和启停界面(图6)

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参数设定和启停界面(图6)

①在初始界面中,按“←”键进入“参数设定和启停界面”(图6)。

②在(图6)界面中,通过“↑”键或“↓”键移动光标选择“运行参数设定”

或“时间日期设定”,选择好以后按“确定”键可进入参数设定功能。

③在(图6)界面中,通过“↑”键或“↓”键移动光标选择“启动”或“停止”,

选择好以后按“确定”键,启动或停止控制器。启动以后,控制器开始正常工作,同时初始界面(图5)控制器运行状态显示为“Ru”(运行)。

④控制器运行中,如需进行参数设定,需先停止控制器,修改完成以后再启动。

⑤在(图6)界面按“取消”键可以返回到初始界面(图5)。

7.4.4.3 参数设定功能

1、运行参数设定界面1(图7)

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运行参数设定界面1(图7)

①在参数设定和启停界面(图6),通过“↑”键或“↓”键移动光标选择“运行

参数设定”,选择好以后按“确定”键进入运行参数设定界面1(图7)。

②在(图7)界面,通过“←”和“→”键移动光标进行待修改位的选择,在每一

行最后一位按“→”键可移至下一行。通过“↑”键和“↓”键可改变数值的大小。参数设定好以后,按“确定”键确认所进行的设置并返回参数设置和启停界面(图6),按“取消”键取消设置并返回(图6)界面。

③主副调一般选择“1”,特殊情况选择“0”,用户不用设置。

2、运行参数设定界面2(图8)

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运行参数设定界面2(图8)

①在(图7)界面备用一的最后一个“0”光标闪烁处按“→”键可切换至(图8)

界面。

②(图8)界面参数设置操作同(图7)界面。

③“电压槛”是指故障电压阈值占系统电压等级的百分比,当中性点位移电压超

过设定的故障电压定值时,控制器会认为发生接地故障,并进行相应动作。

④“备用二”是本单位调试所用,用户切勿擅自更改。

3、运行参数设定界面3(图9)

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运行参数设定界面3(图9)

①在(图8)界面“备用二”的最后一个0光标闪烁处按“→”键可切换至(图9)

界面。

②(图9)界面参数设置操作同图(7)界面。

③电压/电流增益设置可以用来校准PT/CT本身精度或者现场不确定因素所引起的

PT/CT偏差,用户不用设置。

④“波特率”可以选择0-9,分别对应波特率为:600、1200、2400、3600、4800、

7200、9600、14400、19200、38400。用户不用设置。

⑤“地址”设定为站用通信中控制器的地址,用户不用设置。

4、运行参数设定界面的相互切换

①在(图7)界面“主副调”右边光标闪烁处按“←”键,可切换至(图9)界面。

②在(图8)界面“电压槛”第一个0光标闪烁处按“←”键可切换至(图7)界面。

③在(图9)界面“增益V”的第一个0光标闪烁处按“←”键可切换至(图8)界

面;在(图9)界面“地址”的最后一个0光标闪烁处按“→”键可切换至(图7)界面。

5、时间日期设定界面(图10)

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时间日期设定界面(图10)

①在参数设定和启停(图6)界面下,通过“↑”键或“↓”键移动光标选择“时

间日期设定”,选择好以后按“确定”键进入时间日期设定界面(图10)。

②在(图10)界面,通过“←”或“→”键移动光标进行待修改位的选择,通过

“↑”键或“↓”键可改变数值的大小。时间日期设定好以后,按“确定”键

确认所进行的设置并返回参数设置和启停界面(图6),按“取消”键取消设置

并返回(图6)界面。

6、控制器液晶“参数设置功能的操作流程图”见附录(附图2)。

7.4.4.4 历史接地信息查看/打印功能

1、历史接地信息选择界面(图11)

在初始界面(图5)下,按“→”键,进入历史接地信息选择界面(图11),在(图

11)界面按“取消”键可返回初始界面(图5)。

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历史接地信息选择界面(图11)2、接地状态查看界面

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接地状态查看界面1(图12)

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接地状态查看界面2(图13)

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接地状态查看界面3(图14)